平朔矿区露天煤矿排土场复垦类型及微地形对土壤养分的影响

研究土地复垦类型及微地形对土壤养分的影响对于指导土地复垦实践,控制复垦土地水土流失等具有重要的理论意义和实际应用价值。以平朔露天煤矿排土场为例,借助数理统计方法分析评价复垦类型与微地形因子(高程、坡度、坡向)对土壤有机碳、全氮、全磷、有效磷及速效钾含量的影响。结果表明:(1)复垦类型对各项土壤养分含量影响较为显著,不同的复垦类型中,各项土壤养分含量排序均为耕地林地草地;其中,土壤有机碳、全氮、全磷及速效钾含量,耕地分别为草地的2.15~2.68倍,林地的1.48~1.78倍,对于土壤有效磷,耕地中的含量为71.24mg/kg,为草地的11倍,林地的4倍;(2)坡度与土壤养分含量之间存在显著的相关性(p0.05),而高程、坡向与土壤养分含量的相关性较弱,表明排土场复垦区土壤养分受坡度影响较大,而受高程与坡向的影响较小;(3)复垦类型与坡度的交互作用对土壤养分含量产生一定的影响:同一复垦类型的不同坡度的土地养分含量存在差异,耕地的土壤养分含量随着坡度的增大在降低;同一坡度,不同的复垦类型条件下,土壤养分差异显著,总体趋势为耕地林地草地。     

黄土区露天煤矿排土场复垦后土壤与植被的演变规律

恢复受损的土壤和植被是矿区生态恢复的关键,植被恢复过程的实质是植被-土壤复合生态系统相互作用的过程。该文通过典型小区调查的方法,选择山西平朔州安太堡露天煤矿复垦排土场为研究区,分析了不同复垦年限（3、5、10、12和17 a）土壤环境因子和乔木林地植被生物量的动态演变规律,建立了黄土区露天煤矿排土场复垦土壤环境因子和乔木林地植被生物量Logistic演替模型,并构建了土壤-植被交互影响的偏微分方程组。相关系数及显著性检验表明所建立的土壤各环境因子演变模型和乔木林复垦地的植被生物量演变模型有效,能够很好地反映排土场的土壤因子和植被生物量的动态演变过程;随着复垦年限的增加,研究区土壤环境因子质量不断提升并逐渐接近原地貌,土壤因子和植被生物量都呈S型变化,符合Logistic生长演替模型;土壤环境因子与植被生物量二者交互作用明显,符合Kolmogorov捕食模型。该研究可为黄土区露天矿排土场土地复垦与生态恢复提供理论依据。     

露天煤矿区复垦土壤碳库研究进展

土壤是地球陆地生态系统中碳的重要贮藏库。露天煤矿区既是"碳源",也是"碳汇",研究其土壤碳的变化对区域碳平衡具有重要意义。本文梳理了当前世界范围内对露天煤矿区土壤碳库的构成、土壤有机碳库的区分测定方法、积累、转化和时空分布的研究。已有研究成果表明:(1)复垦与未复垦排土场中土壤无机碳含量无显著差异。(2)土壤有机碳的含量受复垦植被、年限、地形及土壤理化性质的影响。(3)不同因素通过影响土壤中的矿质态氮和微生物活性而影响有机碳的分解矿化率。(4)不同类型有机碳在土壤剖面中的分布呈不同规律,生物成因有机碳主要积累在土壤表层和亚表层,而地球成因有机碳积累在土壤底层。在此基础上提出深入研究方向:土壤无机碳和有机碳的相互转化关系、土壤碳循环与氮、磷、水循环的耦合关系及与生态系统生物多样性之间的内在联系。     

草原区露天煤矿排土场复垦土壤质量演替规律与模型

土壤质量变化是衡量排土场复垦土壤生产力大小和土壤环境质量优劣的量度。该文通过典型小区调查的方法,总结了内蒙古伊敏矿区排土场不同复垦年限土壤质量(体积质量、有机质、有效磷、速效钾、全氮、碱解氮、pH值、电导率)的动态演变规律,并运用指数和法构建了研究区土壤演替模型。结果表明:研究区土壤中有机质、速效钾、全氮、碱解氮的含量均呈递增趋势,土壤质量逐渐接近原地貌含量。运用指数和法得出的土壤演替模型表明研究区土壤质量状况已得到改善,逐渐接近原地貌土壤质量。该研究可为草原生态脆弱矿区露天矿排土场土地复垦与生态恢复提供理论依据。     

黄土区大型露天煤矿煤矸石自燃对复垦土壤质量的影响

为了研究煤矸石自燃对复垦土壤质量的影响,以复垦13 a的平朔安太堡露天矿区南排土场1420平台正常复垦土壤与自燃退化土壤为研究对象,分析研究了煤矸石自燃对复垦土壤的理化性质、重金属含量、土壤微生物区系和土壤酶活性的影响,并选取原地貌土壤为参照。研究结果表明, 煤矸石自燃对复垦土壤的物理性状影响很大。土壤体积质量、总孔隙度、毛管孔隙度与非毛管孔隙度、田间持水率发生突变。南排1420煤矸石自燃复垦土壤的体积质量显著比正常平台和原地貌土壤的要小,总孔隙度要大,而且主要是非毛管孔隙度,表层土壤和20～40 cm的土壤的非毛管孔隙度高达42.08%和39.49%,远高于正常平台和原地貌土壤,而毛管孔隙度仅有16.41%和15.60%,远低于正常平台和原地貌土壤,田间持水率仅为14.92%和13.11%,为正常平台复垦土壤的47.76%和39.95%。煤矸石自燃可以降低复垦土壤的有机质、速效磷质量分数以及pH值,而提高复垦土壤表层速效钾的质量分数。煤矸石自燃可增加复垦土壤0～20 cm中Pb、Cr、Hg的质量分数,特别是Cr和Hg的质量分数略高出土壤环境质量一级标准。煤矸石自燃对土壤微生物数量影响甚大,煤矸石自燃复垦土壤微生物数量极少,仅为正常平台复垦土壤的0.82%,其中细菌为正常平台复垦土壤的0.80%,放线菌为1.64%,真菌为1.24%。煤矸石自燃可大大降低复垦土壤的过氧化氢酶和蔗糖水解酶活性,特别是蔗糖水解酶活性,而表层复垦土壤的脲酶活性略有提高。总之,煤矸石自燃造成复垦土壤极度退化,大大降低了复垦土壤的质量。     

风沙黄土区排土场不同恢复类型植物群落与土壤种子库特征

风沙黄土区排土场作为一种人造生态系统,自然条件恶劣,土壤贫瘠,植被恢复困难。为了探明有效的人工促进植被恢复措施,采用植被调查与种子库萌发试验相结合的方法,通过研究不同植被类型地上植物群落与土壤种子库特征及二者的关系,探讨了其植被恢复效益及潜力。结果表明:研究区人工植被恢复下地上植物群落中共47种植物,分属16科40属,土壤种子库共14种植物,分属5科13属,其中均以禾本科、菊科、藜科、豆科占主导地位; 灌木植被的地上植被和土壤种子库的物种多样性均表现为最优; 地上植被与土壤种子库密度的变化范围为88.48～495.47株/m²,74.74～1422.91粒/m²,且均在草地类型下最大。土壤种子库和地上植被的相似性普遍较低,相似性系数仅为0.16～0.23。因此,风沙黄土区排土场的植被恢复与重建需要加强保护与管理,可以考虑构建以草灌配置为主的人工植被恢复模式,保障群落的恢复潜力,并提高群落多样性与稳定性,亦可考虑引入外源种子库提升群落恢复的潜力。     

安太堡露天煤矿排土场植被恢复的主要限制因子及对策

论述了安太堡露天煤矿排土场植被恢复的主要限制因子为水分、温度、土体构造不良、容重大、土壤养分贫乏、矸石自燃等不利因素,并在分析改善各种不利因素可能性的基础上,提出了有效恢复植被的对策:（1）加强工程措施,防治水土流失;（2）引入先锋植物;（3）引入乡土植被;（4）加强植被管理,合理间伐;（5）增加施肥,加快土壤熟化。     

黄土区大型露天煤矿复垦排土场植被恢复立地类型划分——以安太堡露天煤矿为例

露天开采对土地破坏严重,立地条件复杂。只有综合环境因素与植被生态习性,针对不同的立地类型进行植被配置与管护才能达到对矿区生态修复的目的。为此以安太堡露天煤矿西排土场为研究对象,选定58个样点,在样点10 m×10 m范围内对海拔、坡向、坡位、坡度、坡型、覆土基质、覆土厚度、土壤容重、土壤含水量、有机质含量、全氮含量、植被类型组合、归一化植被指数（NDVI）、地面非均匀沉降、河流动能指数、地形起伏度,共18个立地因子进行调查。分析排土场立地条件及特征,运用SPSS聚类分析法对样点进行立地类型划分。最终划分为平台、边坡2个立地小区;平台小区化分为9个立地类型组、13个立地类型,边坡小区化分为9个立地类型组、20个立地类型。研究结果可以为排土场立地改良、植被恢复与维护及生态系统恢复提供依据。     

覆土处理对高寒矿区露天煤矿排土场植被和土壤特征的影响

[目的]探讨高寒矿区覆土处理对露天煤矿排土场植被恢复的影响,以评估覆土措施在露天煤矿排土场所达到的植被恢复效果,为高寒矿区生态保护和恢复提供技术依据.[方法]调查分析青海省木里煤田不同年限5个覆土处理和3个不覆土处理矿区排土场植被群落特征和土壤理化性质.[结果]在覆土处理下,随着建植年限的增加,木里煤矿排土场植被和幼苗...     

生态恢复措施对土壤微生物数量特征的影响——以阜新海州露天矿排土场为例

通过对海州露天矿排土场人工林地、工程复垦地、天然草地3种修复地和荒裸地的土壤微生物数量特征进行研究,分析了土壤微生物的数量分布、垂直分布、季节间变化及其与土壤养分的相关性。结果显示,在细菌、放线菌和真菌数量上修复地显著高于荒裸地(P<0.05),修复地表现为人工林地>天然草地>工程复垦地3,种林地间为榆树和刺槐强于紫穗槐;在微生物数量在垂直分布方面,表现为根际土壤>0～10 cm土层>10～20 cm土层;在季节变化上,微生物数量的高值出现在夏季(7月)、秋季(9月),而低值则出现在春季(5月)和冬季(11月)。细菌、放线菌和真菌的数量与土壤全N、全P、全K呈显著或极显著的正相关关系,而与pH值则呈现负相关关系。荒裸地在各季节中的微生物数量均显著低于修复地(P<0.05),表明生态恢复措施有助于提高土壤微生物的数量,其中人工林地为海州露天矿排土场最佳的恢复措施。     

神府东胜煤田复垦区土壤入渗特性的试验研究

土壤入渗性能是最基本的土壤物理特性之一。复垦区土壤的结构组成复杂,入渗特性有别于非矿区土壤。本文以神府东胜煤田马家塔复垦区为研究对象,利用圆盘入渗仪分别测定了复垦区乔木、林地、荒地、灌木林地和草地的土壤入渗特性,用经典统计学方法对复垦区土壤入渗性能的空间变异性进行了分析。实测结果表明,不同土地利用方式下的土壤入渗特性有较大的差异;在测定范围内,乔木林地、荒地、草地和灌木林地的稳定入渗率均表现出0 cm>—3 cm>—15 cm的规律性,其中草地稳定入渗率随吸力的变化更明显。研究表明:乔木林地稳定入渗率和累积入渗量的变异系数分别为0.58和0.49.属于中等变异。     

露天煤矿排土场复垦区不同植被类型枯落物持水特性研究

为揭示露天煤矿排土场复垦区不同植被类型水土保持效益,选取刺槐林地、榆树林地、混交林地(刺槐和榆树混交)、灌木林地(紫穗槐)和荒草地5种典型复垦植被下的枯落物作为研究对象,采用室内浸水法对5种植被类型枯落物的持水特性进行研究。结果表明:5个样地的枯落物厚度、蓄积量均表现为:乔木林地灌木林地荒草地,枯落物厚度在0.80~1.64cm之间,总蓄积量在0.72~7.51t/hm~2之间;枯落物最大持水量和有效拦蓄能力均表现为刺槐林地最大,枯落物最大持水率为145.58%~206.58%,最大持水量为13.11~123.98t/hm~2,有效拦蓄率为119.74%~166.05%,有效拦蓄量为10.09~98.76t/hm~2;林地枯落物持水量与浸泡时间的关系为Q=aln t+b;枯落物在0~1h内吸水速率最大,1~4h内吸水速率急剧下降,随后下降幅度逐渐减小,枯落物吸水速率与浸泡时间关系式为:V=atb。研究结果可为评价露天煤矿排土场不同类型复垦区枯落物层水源涵养效益提供参考,为排土场植被恢复与重建提供科学依据。     

丘陵区不同土地利用类型紫色土入渗特征研究

对三峡库区4种土地利用类型下紫色土入渗特征进行了研究。结果表明,农林混作型耕地与传统农耕地相比,砂粒含量增加21.37%,粉粒含量和粘粒含量分别减少11.63%和4.14%,其土壤总孔隙度和非毛管孔隙度是4种土地利用类型中最高的,分别为45.80%和8.96%;4种土地利用类型土壤入渗速率随时间变化呈幂函数关系,土壤稳定入渗率差异明显,表现为竹林地(55.89 mm/h)>农林混作型耕地(5.91 mm/h)>园地(2.71 mm/h)>传统农耕地(1.87 mm/h);农林混作型耕地达到稳渗时间比传统农耕地长70 min,稳定入渗率是传统农耕地的3.16倍,能够延缓地表径流产生,增加土壤水分入渗,可以在三峡库区范围内推广;紫色土入渗能力与砂粒含量、总孔隙度及非毛管孔隙度呈正相关关系,与粘粒含量、容重、初始含水量呈负相关关系。     

山西平朔露天矿区复垦农用地表层土壤质量差异对比

以复垦农用地为研究对象,以原地貌未受损农用地和排土场未复垦地作为对照,共选择18个样地,对比研究复垦农用地、未复垦地及原地貌未受损农用地的土壤容重、田间持水量、pH值、有机质、全氮、全钾、有效磷、速效钾的差异,揭示复垦农用地土壤重构的过程及变异的规律。结果表明：（1）复垦农用地土壤容重、田间持水量、pH值、全钾、有效磷、速效钾的均值都略高于未受损农用地;而复垦农用地有机质、全氮的均值都略低于未受损农用地。（2）复垦农用地和未受损农用地在0-10cm的土壤容重及pH值均略低于10～20cm土层;0～10cm的土壤肥力指标均值略高于10～20em土层。（3）在0～10cm土层,复垦耕地和复垦林地的相关土壤理化性质要优于未受损耕地;在10—20cm,复垦林地土壤理化性质基本上优于未受损耕地。（4）复垦13年的耕地土壤容重、速效钾与未受损耕地差异不显著;复垦22年林地的单个土壤理化指标基本上优于复垦19年林地,复垦19年林地的单个土壤理化指标基本上优于未受损林地。     

黑岱沟矿区排土场不同复垦方式下土壤性质的研究

结合野外调查和室内分析,对黑岱沟矿区排土场不同土地复垦方式下的土壤性质进行了研究。结果表明:除土壤容重和pH值外,不同复垦方式土壤有机质、硝态氮、铵态氮、速效磷、团聚体、脲酶和蔗糖酶含量在整体上较未复垦地土壤有所提高;研究区土壤有机质、硝态氮、脲酶、蔗糖酶等指标间呈显著或极显著正相关,可作为综合指数来表征土壤质量的好坏;以林地为主的混合复垦方式土壤恢复指数较高,表明林地混合复垦方式对黑岱沟矿区排土场土壤修复有重要意义。     

风沙区煤矿复垦地土壤颗粒的组成与分形特征

[目的]研究风沙区煤矿复垦地土壤颗粒的组成与分形特征,为恢复和改善矿区土壤生态功能提供科学依据。[方法]结合分形理论对陕北风沙区大柳塔煤矿复垦地3种植被类型和未复垦的裸沙地土壤颗粒组成及其分形维数进行对比研究。[结果](1)研究区复垦地的土壤颗粒组成以细砂为主。乔木、灌木林地和裸沙地的土壤颗粒次集中于中砂,而草地的土壤颗粒次集中于极细砂。植被覆盖对土壤细粒物质含量的影响具有层次性,3种植被类型0—30cm土壤中黏、粉粒含量显著高于裸沙地。(2)土壤颗粒分形维数为1.306～2.490,均值依次为:草地(2.425)灌木林地(2.300)乔木林地(1.626)裸沙地(1.550),且不同植被类型的分形维数变化也具层次性。各深度上,草地与灌木林地的分形维数无显著差异,且皆显著高于乔木林与裸沙地。(3)分形维数与土壤颗粒组成密切相关,与黏、粉粒含量显著正相关,与粗砂含量显著负相关,但与土壤含水量和有机质则无显著相关性。[结论]大柳塔煤矿复垦地的土壤颗粒组成及分形维数差异较大,植被类型为草地或灌木对矿区土壤颗粒细化、改善环境有较好的促进作用。     

煤矿区井采土地复垦成本评价指标体系构建

以煤矿区井采为研究对象,建立了以自然环境条件、采矿条件、煤矿赋存条件3项为约束层,地形坡度、土地利用规划、煤层厚度等11个影响因子构成指标层的土地复垦成本评价指标体系,采用德尔菲法、层次分析法及YAAHP(V 6.0)软件确定了各项指标因子的权重。通过权重比较得出约束层的影响程度:煤矿赋存条件> 采矿条件> 自然环境条件,煤矿赋存条件中影响程度依次是:煤层厚度> 煤层倾角> 深厚比;采矿条件中各因子影响程度依次为:顶板管理方法> 采煤工艺> 采动程度;在自然环境条件下,土地利用规划> 有效土层厚度> 年降水量=土壤质地> 地形坡度。该评价指标体系的完善,为煤矿井采复垦成本修正系数的确定奠定基础。     

不同恢复年限弃渣场入渗特征研究与评价

为分析弃渣场入渗性能及其植被恢复效应,采用野外双环入渗和主成分分析方法,分析和评价不同恢复年限弃渣场入渗特征。结果表明:(1)弃渣场恢复年限2个月(P1),2a(P2),4a(P3)和桑树林地(P4)的初始入渗率依次为11.32,9.34,15.84,19.38mm/min,稳定入渗率为4.64,3.62,6.71,7.81mm/min;桑树林地的稳定入渗率为3个弃渣场的1.68,2.16,1.16倍;(2)Kastiakov模型的拟合效果优于通用经验模型、Philip模型和Horton模型,其决定系数为0.905~0.956;(3)入渗特征值与土壤容重,20~5mm,5~2mm颗粒含量呈显著负相关(p0.05),与非毛管孔隙度、有机质含量和2~0.075 mm颗粒含量呈显著(p0.05)或极显著(p0.01)正相关;(4)主成分分析评价的土壤入渗能力排序依次为P4(2.398)P3(0.792)P1(-1.104)P2(-2.089);随着恢复年限的增加,弃渣场入渗性能得到较好的改善且接近桑树林地。